淺析電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償方式的實(shí)施措施

黃薪蓉 夏暉

【摘要】電網(wǎng)無功平衡是保證電壓穩(wěn)定的基本條件，由于電力系統(tǒng)中無功功率的發(fā)、供、用呈現(xiàn)強(qiáng)烈的分散性，無功功率只有在分層、分區(qū)、分散合理平衡的基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓的合理分布和維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。無功補(bǔ)償就是無功功率人工補(bǔ)償，以提高供電系統(tǒng)功率因數(shù)。電力系統(tǒng)和電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償裝置對(duì)于降低成本、降低線損以及提高效益等方面起著至關(guān)重要的作用。本文介紹了無功補(bǔ)償?shù)木唧w措施及實(shí)施中應(yīng)注意的問題。

【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償；補(bǔ)償方式

一、無功功率的現(xiàn)狀、產(chǎn)生原因的分析

目前，我國(guó)電力體制改革已經(jīng)展開。投入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一些政策和方針已經(jīng)陸續(xù)實(shí)施。這些必將成為電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，追求利潤(rùn)最大的動(dòng)力。廠網(wǎng)分開后，無功的費(fèi)用支出，明確包含在供電企業(yè)的成本里。提高功率因數(shù)，降低無功功率的含量對(duì)供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有現(xiàn)實(shí)意義。而欲討論無功功率的補(bǔ)償及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，必先分析其產(chǎn)生的具體原因及危害。由于三相交流電力系統(tǒng)中存在大量的感性負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、電焊變壓器、電弧爐等，而這些負(fù)載要消耗大量的無功功率，使供電電網(wǎng)向負(fù)載輸出的有功功率減少，功率因數(shù)降低。而在此過程中，無論供電系統(tǒng)及電力系統(tǒng)都將增加額外的線損，對(duì)線路和設(shè)備的要求也無形增加，甚至縮短設(shè)備線路的壽命，降低供電能力和供電質(zhì)量，增加了電能浪費(fèi)，因而，無功功率的補(bǔ)償勢(shì)在必行。

二、無功功率補(bǔ)償在供電系統(tǒng)及電力系統(tǒng)中的具體措施

供電企業(yè)首先要健全無功負(fù)荷管理體系，分級(jí)分層次地進(jìn)行管理。要建立各相應(yīng)的規(guī)章制度，并嚴(yán)格按制度開展工作。要開展無功負(fù)荷管理工作，在管理好有功負(fù)荷的同時(shí)，也要管理好無功負(fù)荷。在三相交流電力系統(tǒng)中，用作并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙荽蠖冀映伞啊鳌毙谓臃?，其在工廠供電系統(tǒng)中的補(bǔ)償方式大致分為：高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償及單獨(dú)就地補(bǔ)償。其區(qū)分方式是依據(jù)電容器組的安裝位置劃分，高壓集中補(bǔ)償將高壓電容器組安裝在變電所的高壓母線上，主要用來補(bǔ)償高壓母線前的線路上的無功功率；低壓集中補(bǔ)償方式將低壓電容器組安裝在變電所的低壓母線上，主要用來補(bǔ)償?shù)蛪耗妇€前、變電所主變壓器和高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率，而其應(yīng)用范圍也相對(duì)高壓集中補(bǔ)償較廣，在工廠及普通中小型用戶應(yīng)用最為廣泛；就地補(bǔ)償即單獨(dú)補(bǔ)償，是對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行并聯(lián)電容無功補(bǔ)償，雖然其補(bǔ)償范圍最大、效果最好，但是投資成本會(huì)隨之增加。而在系統(tǒng)補(bǔ)償裝置的選擇時(shí)，常常要綜合使用多種補(bǔ)償方式，最終達(dá)到最為經(jīng)濟(jì)合理的補(bǔ)償目標(biāo)。

（1）固定容量的電容器補(bǔ)償裝置：以往變電站的電容器均按固定容量配，其容量為變壓器所需補(bǔ)償?shù)臒o功與負(fù)荷的和，達(dá)到規(guī)定的功率因數(shù)所需的補(bǔ)償容量是一個(gè)隨負(fù)荷變化的量，而實(shí)際的補(bǔ)償容量卻是一個(gè)固定的量，不能調(diào)節(jié)，這樣在負(fù)荷變化較大，選擇在低值補(bǔ)償時(shí)，由于無功補(bǔ)償量不足，在重負(fù)荷時(shí)為欠補(bǔ)償狀態(tài)，影響電壓質(zhì)量，電壓降增大，線路損耗增加，效果不明顯，選擇在高值補(bǔ)償時(shí)，則在輕負(fù)荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償、無功倒送等問題。

（2）可自動(dòng)調(diào)節(jié)容量的電容器補(bǔ)償裝置：可自動(dòng)調(diào)節(jié)的電容器補(bǔ)償裝置以電力系統(tǒng)無功功率平衡為目標(biāo)，在高峰、平峰、低谷不同時(shí)段，采取了高峰時(shí)段投入備用無功量，無備用無功量時(shí)降低主變壓器電壓，減少負(fù)荷的無功需求；低谷時(shí)段退出全部無功補(bǔ)償量仍處于過補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)；促進(jìn)系統(tǒng)的無功平衡，同時(shí)也使電源線路無功功率潮流減到最小值，取得最佳降損效果。常用的無功自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置從原理上可分為分組自動(dòng)投切的無功補(bǔ)償裝置和調(diào)節(jié)電容器端電壓的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置兩類。而工業(yè)用電中的電機(jī)等設(shè)備在其啟動(dòng)、運(yùn)行及調(diào)速中均會(huì)有無功功率的產(chǎn)生，必須對(duì)其進(jìn)行功率補(bǔ)償。首先談起動(dòng)過程，目前晶閘管交流調(diào)壓裝置已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)方式而得到了廣泛應(yīng)用，雖然基于晶閘管調(diào)壓技術(shù)的軟起動(dòng)器啟動(dòng)過程平穩(wěn)，但在啟動(dòng)過程中卻會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，對(duì)電機(jī)造成損壞，必須對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償；而在動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中則需要?jiǎng)討B(tài)無功補(bǔ)償裝置發(fā)揮作用。

三、無功功率補(bǔ)償過程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

（1）不能過補(bǔ)，功率過補(bǔ)償因數(shù)的危害包括：電氣設(shè)備及線路的功率損耗增加和母線及線路的電壓過分升高。而防止過補(bǔ)，常采用將電氣設(shè)備與專用設(shè)備共同控制的方法，即將電容器與電動(dòng)機(jī)采用同一個(gè)斷路器，電容器和電動(dòng)機(jī)同時(shí)通斷，從而達(dá)到電容器與電力與電力負(fù)荷同時(shí)增減的目的。（2）在就地補(bǔ)償中，為了保證并聯(lián)電容器可靠安全運(yùn)行，達(dá)到高效節(jié)能的目的，在技術(shù)上應(yīng)注意防止產(chǎn)生自勵(lì)、過電壓、系統(tǒng)諧波、檢修觸電等問題。（3）因無功補(bǔ)償采用的電力電容器，容量較大，在電網(wǎng)停電時(shí)應(yīng)先切除，送電后投入，以免給電網(wǎng)造成過大的電壓降落及損壞線路、設(shè)備等。另外，電力電容器帶電運(yùn)行后，切除、檢修之前，必須進(jìn)行人為放電，以增加安全可靠性。

四、結(jié)語(yǔ)

無功補(bǔ)償涉及到電網(wǎng)輸出母線、變電所、用戶母線及各種電氣設(shè)備，最常用的無功補(bǔ)償裝置為電容器，而在無功補(bǔ)償時(shí)又要同時(shí)考慮設(shè)備以及技術(shù)方面的各種問題，正確解決好投入成本與最佳方案之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行方案，創(chuàng)造更高的企業(yè)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2]王梅義，吳競(jìng)昌，蒙定中.大電網(wǎng)技術(shù)（第2版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，1995.

[3]劉介才.工廠供電[M].北京：機(jī)械出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：黃薪蓉（1970—），女，漢族，電氣實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電氣技術(shù)方面教學(xué)；夏暉（1971—），女，漢族，副教授，研究方向：電工電子技術(shù)方面教學(xué)。